[发明专利]一种基于椭偏仪的光学薄膜热膨胀系数测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于椭偏仪的光学薄膜热膨胀系数测量装置，包括：椭偏仪(1)、样品夹具组件(2)、热电偶(3)、红外加热灯(4)、计算机(5)，其特征是：样品夹具组件(2)可将待测样品(6)固定在椭偏仪载物面(7)，样品夹具组件(2)放置待测样品的中心处设置有测温孔(8)，测温孔(8)处设置有热电偶探头(9)，热电偶探头(9)由样品夹具组件(2)固定在待测样品(6)的背面，待测样品(6)正对面设置有红外加热灯(4)，红外加热灯(4)垂直待测样品(6)平面照射，椭偏仪(1)及热电偶(3)将待测样品(6)加温前后的椭偏数据及温度数据采集到计算机(5)，计算机(5)利用椭偏数据拟合出待测样品(6)的薄膜厚度信息，结合温度数据，即可计算得出待测样品(6)的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的基于椭偏仪的光学薄膜热膨胀系数测量装置，其特征是：样品夹具组件(2)包括主体铜架(10)，主体铜架(10)两侧分别设置有两个固定螺钉(11)，样品夹具组件(2)由固定螺钉(11)固定在椭偏仪载物面(7)，主体铜架(10)后设置有石棉隔热垫(12)；主体铜架(10)正面设置有两个样品夹持槽(13)；样品夹持槽(13)中间设置有一个测温孔(8)，测温孔(8)处设置有一个带凹槽的聚四氟乙烯垫片(14)及弹簧(15)用于固定热电偶探头(9)，使其紧贴于待测样品(6)背面且不影响样品的平整性，便于椭偏仪(1)校准。

3.根据权利要求1所述的基于椭偏仪的光学薄膜热膨胀系数测量装置，其特征是：红外加热灯(4)上设置有聚光灯罩(16)，能将红外光聚集到待测样品(6)表面而不辐射其他部件，避免样品夹具组件(2)蠕变引入的测量误差。

4.一种基于椭偏仪的光学薄膜热膨胀系数测量方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤一、首先接通电源，开启椭偏仪(1)和计算机(5)，初始化椭偏仪(1)，并通过调节椭偏仪载物台调节旋钮(17)将其校准；用固定螺钉(11)将样品夹具组件(2)安装在椭偏仪载物面(7)上，将待测样品(6)安装在样品夹持槽(13)上，待测样品(6)应为沉积在光学基片上的微米级的薄膜，将热电偶探头(9)从主体铜架(10)和石棉隔热垫(12)之间通过测温孔(8)穿出，用带凹槽的聚四氟乙烯垫片(14)及弹簧(15)将其固定在待测样品(6)背面，通过调节椭偏仪载物台调节旋钮(17)校准待测平面；

步骤二、热电偶(3)与计算机(5)连接，实时监测待测样品(6)的温度，待温度恒定，记录下加热前的待测样品(6)的温度T₀，用椭偏仪(1)测量室温下的椭偏参数；

步骤三、待室温下的薄膜椭偏参数测量完毕，打开红外加热灯(4)的电源，使其聚光灯罩(16)口正对待测样品(6)表面，加热待测样品(6)直至其温度恒定，记录稳定后的温度T₁；保持相同功率继续加热，同时测量温度为T₁的待测样品(6)的椭偏参数；

步骤四、在计算机(5)上用椭偏仪(1)自带分析软件拟合采集到的椭偏数据，计算出加热前T₀温度下的薄膜厚度d₁和加热到T₁的薄膜厚度d₂，计算位移量Δd＝d₂-d₁，计算恒定温度与室温的温差：ΔT＝T₁-T₀，计算出样品的热膨胀系数